是否有可能，讓建筑物內(nèi)的照明、空調(diào)和供暖完全擺脫對電能的依賴，從而讓我們的生活更加綠色低碳呢？對于這一前瞻性的問題，科技創(chuàng)新的先行者們給出了令人振奮的答案。他們不僅致力于將建筑能耗降至“近零”水平，推動建筑綠色化，更在不斷探索更加“未來感”十足的建筑技術(shù)。那么，在未來，我們工作與居住的房子將會呈現(xiàn)出怎樣的面貌呢？

這座辦公大樓，其能耗已降至接近“零”的水平。

這棟占地4025平方米的辦公大樓，不僅是中國建研院的標(biāo)志性建筑，更是我國首棟近零能耗辦公示范樓。自建成以來，它已度過了十個年頭，依舊保持著出色的節(jié)能效果。近零能耗建筑，意味著其能耗極低，幾乎可以忽略不計。這里的能耗主要指建筑照明、空調(diào)和供暖的電能消耗。與北京市普通辦公建筑相比，其供冷供暖和照明能耗僅為每平米每年25度電，遠(yuǎn)低于平均水平的80—90度電，降幅高達(dá)70%。這樣的節(jié)能成就，得益于眾多低能耗“科技助手”的助力。其中，大樓入口處的“透水地面”設(shè)計就頗具匠心。這種地面的水流滲透性極佳，遠(yuǎn)勝于常規(guī)排水系統(tǒng)，不僅能迅速吸納雨水、涵養(yǎng)地下水源，還能有效解決排水不暢導(dǎo)致的雨水堆積問題。

透水地面之下，別有洞天。這里巧妙地鋪設(shè)了50根深入地下約50米的“地埋管”。這些管道利用管內(nèi)循環(huán)的流體，與不同深度的土壤進(jìn)行熱量交換，從而為建筑提供供暖供冷所需的能量。這一設(shè)計不僅實(shí)現(xiàn)了高效的能源利用，還為這棟近零能耗示范樓貢獻(xiàn)了不可或缺的力量。

“地埋管”是如何實(shí)現(xiàn)熱量交換的呢？這離不開該建筑的“一號助手”——太陽能空調(diào)和地源熱泵的聯(lián)合協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)。太陽能空調(diào)系統(tǒng)通過利用太陽的光熱來制冷，具體來說，就是通過太陽能集熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水來驅(qū)動吸收式制冷機(jī)，從而制備出冷水，為建筑提供所需的冷氣。此外，該建筑還配備了144組“中溫真空玻璃管集熱器”以及兩組可實(shí)現(xiàn)自動追日的“高溫槽式集熱器”，它們共同為建筑提供所需的熱源。在夏季，這些集熱器是制冷系統(tǒng)的一部分，而在冬季，它們產(chǎn)生的熱水則直接用于建筑內(nèi)供暖，無需任何轉(zhuǎn)換。

地源熱泵系統(tǒng)，即“地埋管”與土壤換熱的供暖供冷系統(tǒng)，巧妙利用了淺層土壤“冬暖夏涼”的特性。在夏季，該系統(tǒng)與太陽能空調(diào)協(xié)同工作，共同為建筑提供冷氣。而在雨天或陰天，當(dāng)太陽能集熱系統(tǒng)的熱量不足以驅(qū)動吸收式制冷機(jī)時，地源熱泵系統(tǒng)便接管供冷任務(wù)，從而顯著提高了太陽能空調(diào)的制冷制熱效率。此外，地源熱泵系統(tǒng)還精心設(shè)計了蓄冷和蓄熱功能，以存儲太陽能充足時的能量，確保在太陽能不足時仍能穩(wěn)定供應(yīng)。

地源熱泵機(jī)組深入建筑內(nèi)部，與太陽能空調(diào)協(xié)同工作，通過覆蓋建筑內(nèi)墻的密集管道，實(shí)現(xiàn)夏季冷水、冬季熱水的流暢循環(huán)。這種獨(dú)特的供暖供冷方式，猶如一種無需吹風(fēng)的“輻射空調(diào)”，為居住者帶來宜人的環(huán)境。在炎炎夏日，流動的冷水釋放的清涼之感，悄然傳遞至室內(nèi)每個角落，無吹風(fēng)之感，確保舒適與健康并存。

輻射空調(diào)與導(dǎo)光管系統(tǒng)

建筑屋面上，除了太陽能集熱系統(tǒng)外，還設(shè)計了6個凸出屋面的透明拱形蓋子，這些被稱為聚光罩的裝置，與太陽能空調(diào)協(xié)同工作，共同打造宜居環(huán)境。而這個聚光罩，正是這棟建筑的“二號助手”——導(dǎo)光管系統(tǒng)。

不同于地下車庫中常見的導(dǎo)光管，建筑上的導(dǎo)光管系統(tǒng)有著其獨(dú)特之處。它不僅能“收集光”，還能“應(yīng)用光”。其上方的透明聚光罩，如同放大鏡一般，將太陽光高效收集，并通過導(dǎo)管裝置內(nèi)表面的光滑不銹鋼材質(zhì)和膜材料，將光線均勻且無損耗地引入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自然照明。

在白天太陽光充足時，建筑室內(nèi)無需開燈即可享受明亮舒適的環(huán)境，既保護(hù)了眼睛又節(jié)約了能源，真正實(shí)現(xiàn)了綠色、健康、舒適的生活方式。此外，這種導(dǎo)光管技術(shù)還在高鐵站、地下車庫、隧道、場館等公共設(shè)施中得到了廣泛應(yīng)用，為人們帶來了更多的光明與便利。

除了導(dǎo)光管系統(tǒng)外，建筑室內(nèi)還配備了智能照明系統(tǒng)，作為燈光的額外補(bǔ)充。這一系統(tǒng)僅需網(wǎng)線就能實(shí)現(xiàn)供電和無線通信功能，且每個燈具都擁有獨(dú)立的IP地址。通過照度傳感器和人體存在傳感器的協(xié)同作用，系統(tǒng)能智能調(diào)節(jié)燈光效果，同時實(shí)現(xiàn)照明電源的自動開關(guān)以及燈光與遮陽的聯(lián)動控制。

住上“綠”建筑，引領(lǐng)新未來

在近零能耗示范建筑中大放異彩的“科技助手”，如今已廣泛普及至我們?nèi)粘＞幼〉拿裼媒ㄖ�中。這些技術(shù)成果不僅展示了中國在綠色低碳發(fā)展方面的理念、技術(shù)和實(shí)踐，更為全球提供了可借鑒的范例。以博鰲近零碳示范區(qū)的創(chuàng)建為例，這些新科技得到了充分運(yùn)用。中國建研院下屬的建科環(huán)能科技有限公司為該示范區(qū)提供了專業(yè)的技術(shù)咨詢服務(wù)，明確了島內(nèi)建筑綠色化改造的技術(shù)路徑，包括“被動優(yōu)先、主動優(yōu)化、能源轉(zhuǎn)型”等策略。通過采用空氣源熱泵、蒸汽發(fā)生器、電炊事設(shè)備等替代原有燃?xì)庠O(shè)備的技術(shù)方案，成功實(shí)現(xiàn)了島內(nèi)建筑碳排放較2019年下降50%的目標(biāo)，同時提高了建筑電氣化率至100%。此外，生活熱水用能成本下降了60%，炊事用能成本也降低了30%，充分體現(xiàn)了綠色建筑的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

博鰲近零碳示范區(qū)自2024年3月正式運(yùn)行以來，已實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減碳比例（含光伏）超過50%的顯著成果，其年節(jié)能量相當(dāng)于3000個家庭一年的用電量。此外，在呼和浩特市的中海河山大觀項目中，建科環(huán)能科技有限公司同樣提供了系統(tǒng)近零能耗的技術(shù)支持。這包括采用保溫隔熱性能和氣密性能優(yōu)越的外墻保溫系統(tǒng)及外門窗系統(tǒng)，配備高效節(jié)能的新風(fēng)熱泵一體機(jī)，以極低的能源消耗為建筑提供供暖、供冷及新風(fēng)服務(wù)，并利用屋面太陽能光伏產(chǎn)生清潔電能。這些措施猶如為建筑披上了一層保溫隔熱的防護(hù)衣，有效降低了冬季供暖、夏季供冷的需求，從而實(shí)現(xiàn)了無市政供暖的綠色建筑目標(biāo)。

中海河山大觀項目

智能能源管理系統(tǒng)顯示，該項目在供暖季室內(nèi)溫度始終維持在20℃以上，同時，PM5濃度平均值僅為9μｇ/m³，遠(yuǎn)低于室外水平。此外，該項目還成功實(shí)現(xiàn)了92%的供暖節(jié)能率和30%的碳排放強(qiáng)度降低。自投入使用以來，樣板間的實(shí)測數(shù)據(jù)表明，單位面積供暖費(fèi)節(jié)約了47%，這意味著一個100平方米的房間，每年可節(jié)約供暖費(fèi)用超過1000元。與傳統(tǒng)的建筑相比，近零能耗建筑不僅提供了更加舒適的室內(nèi)環(huán)境和更健康的空氣質(zhì)量，還展示了出色的建筑性能和低碳運(yùn)行特點(diǎn)。隨著近零能耗建筑科技成果在更多領(lǐng)域的應(yīng)用，我們不禁期待，未來居住建筑將朝著更加綠色、健康、高效的方向發(fā)展。在中國建研院科研人員的引領(lǐng)下，我們走進(jìn)“未來建筑實(shí)驗(yàn)室”，深入探索近零能耗技術(shù)的未來發(fā)展。

未來建筑實(shí)驗(yàn)室

作為近零能耗示范建筑的進(jìn)一步升級，未來建筑實(shí)驗(yàn)室致力于成為我國居住建筑能源與環(huán)境研究的重要基地。該實(shí)驗(yàn)室不僅具備科學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能，還用于展示科研成果，并提供入戶體驗(yàn)的機(jī)會。實(shí)驗(yàn)室精心設(shè)計了三套“實(shí)驗(yàn)戶型”，包括按照2020年節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建造的“先導(dǎo)”建筑，反映從當(dāng)下到2035年可能出現(xiàn)的不同建筑節(jié)能水平和建筑材料工法的“先鋒”建筑，以及以2050年未來視角和發(fā)展理念為指導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計和建造的“未來”建筑。在“未來”建筑中，充分展現(xiàn)了建筑自身產(chǎn)能大于建筑用能的技術(shù)創(chuàng)新。此外，這些“實(shí)驗(yàn)戶型”已轉(zhuǎn)化為三套“體驗(yàn)戶型”，可直接入住，為體驗(yàn)者帶來沉浸式的感受。

未來建筑實(shí)驗(yàn)室

身處未來建筑實(shí)驗(yàn)室，你會被其精致的內(nèi)部空間所吸引。這里不僅展示了各種先進(jìn)的建筑技術(shù)與理念，還為公眾提供了一個深入了解未來建筑的機(jī)會。通過實(shí)地體驗(yàn)，人們可以更直觀地感受到未來建筑帶來的舒適與便捷。

數(shù)字新沃土，“建”出參天樹

從近零能耗建筑的神奇之處，到未來建筑的暢想空間，新科技為建筑領(lǐng)域帶來的變革可謂翻天覆地。在推動建筑從近零能耗向零能耗、自產(chǎn)能轉(zhuǎn)型的過程中，一項關(guān)鍵技術(shù)——建筑信息模型（BIM），成為了實(shí)現(xiàn)綠色低碳建筑的重要數(shù)字化助手。BIM不僅承載著建筑全生命周期的數(shù)據(jù)，更是支撐建筑業(yè)數(shù)字化、智能化、綠色化發(fā)展的核心基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，中國建研院致力于實(shí)現(xiàn)國家“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)，緊抓數(shù)字中國建設(shè)的重大機(jī)遇，針對BIM領(lǐng)域的核心技術(shù)難題，進(jìn)行了BIMBase關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。BIMBase系統(tǒng)作為國內(nèi)首款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的BIM基礎(chǔ)平臺，如同創(chuàng)造數(shù)字建筑世界的沃土，為建筑、電力、交通、石化、市政等行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。

BIMBase：數(shù)字世界的沃土，推動綠色低碳發(fā)展

除了在BIM領(lǐng)域取得重要突破，中國建研院還致力于推動建筑行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型。去年，該院發(fā)布了PKPM-CC雙碳云服務(wù)平臺，這一創(chuàng)新舉措旨在為建筑、市政、交通、電力等碳排放密集型行業(yè)提供專業(yè)的碳排放服務(wù)。該平臺不僅填補(bǔ)了國內(nèi)在碳排放領(lǐng)域的專業(yè)服務(wù)空白，還為行業(yè)提供了高效的碳減排數(shù)據(jù)測算工具，助力構(gòu)建美麗中國的數(shù)字化治理體系。此外，在安吉余村這一“兩山”理念的實(shí)踐地，中國建研院進(jìn)一步探索了零碳鄉(xiāng)村的建設(shè)路徑。通過搭建零碳余村綜合運(yùn)營管理平臺，該院為政府、村民和游客提供了多樣化的碳服務(wù)，有力推動了余村零碳建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，建筑行業(yè)正逐步邁向更加綠色、智能、數(shù)字化和可持續(xù)的發(fā)展道路。展望未來，我們有理由相信，建筑將演變成為生態(tài)友好、和諧宜居的重要載體，既能順應(yīng)自然的循環(huán)規(guī)律，又能不斷滿足人類日益增長的需求。那么，未來的房子將呈現(xiàn)出怎樣的“綠色”面貌呢？讓我們共同期待，并由專業(yè)的國家隊來負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)這一美好愿景。